进入巴斯德象限：关于石墨烯等前沿产业创新模式的思考

引子：近期，曼彻斯特大学石墨烯研究院在Advanced Materials上发表的石墨烯产品“打假”文章引起轩然大波。大洋彼岸的信息也刺激着国内同行，但让行业回归理性显然是好事。只要科技创新有价值，能真正解决问题，即便行业由“虚火旺盛”转为“星星之火”，那也必有燎原的一天。不过我们还是不禁要问：我们的科技创新真的能支撑产业发展吗？

1，高山低谷：科研成果价值待重估

从2004到2018年年中，SCI共收录石墨烯相关文章约14万篇，其中来自中国的论文超过64700篇，占比46%。保守估计，这6万多篇SCI论文背后至少对应着超过1万名科研人才。基于当前石墨烯产业的发展现状，产新君分析这些人才只有少数参与了产业化进程，核心原因在于石墨烯产业还比较弱小，在资金充裕程度、产业规模、行业氛围、发展前景等因素的综合影响方面还无法对人才产生足够的吸引力。

图1 石墨烯专利主体前25名（2018年）

资料来源：王国华等《2018石墨烯技术专利分析报告》

专利分析则更能说明问题。从全球石墨烯专利分布情况来看，申请量在80件以上的主体共计75个，其中7个来自美国，2个来自日本，11个来自韩国，来自中国的申请人则多达55个。我们从专利申请量排名会发现，国内申请人以高校为主，韩国和美国则由龙头企业领衔。

上述现象表明我国石墨烯领域基础研究、应用研究与产业化之间还存在鸿沟。大量的科研资源与成果积压在高校、科研院所，形成了“堰塞湖”现象，同时企业端的研发实力还很弱小。虽然科研机构的专利积累如“山”，但可以预计随着时间的推移，绝大部分将不可避免地坠入“死亡之谷”。

2，小大之辨：企业实力影响创新路径选择

高新技术产业要起步，首先要形成完整的创新链，然后是持续的研发迭代，提高可靠性和性价比，推动技术成熟。根据新材料技术成熟度评价模型的梯次排列（下图），从实验室阶段到工程化，再到产业化各个阶段，是企业必须要走过的站点。从长周期看，当前国内外石墨烯领域竞争的核心并不是产业规模，而是技术成熟的速度。对我国而言，产业先发优势只有对接足够的研发资源，加速创新过程，加快技术和应用场景融合的进度，才能真正形成竞争力。

图2 新材料技术成熟度评价模型（报批稿）

资料来源：中国国家标准化管理委员会，产新智库整理

实践中，不同类型与实力的企业，选择创新路径、链接创新资源的方式不太一样。大企业具有充足的资金，如果确认了技术方向，能够保持较长周期的持续投入。以三星集团为例，依托下属子公司及三星研究院，内部交叉协作进行了超过十年的研发，目前在石墨烯技术储备上排名全球第一，具体应用方向涉及显示、储能、晶体管等诸多领域。国内企业如华为，也有相应的研发，其基于石墨烯的散热技术，已进入实用阶段，应用在了固态硬盘、手机（Mate 20X，材料采购自常州富烯科技）等产品上。三星与华为的共同点是都属于终端制造企业，在研发上具有针对性和持续性，可以对技术、产品进行内部消化。除自主研发外，大企业还通过收购或合作成立公司等形式整合创新资源，快速增强研发实力。例如，富烯科技就是江苏华威世纪电子集团联合常州第六元素共同投资成立的企业。

图3 华为Mate 20X散热系统

资料来源：华为官网，产新智库编辑

中小企业是石墨烯产业发展的主体力量，以材料为主营业务，研发实力有限。作为行业新进入者，往往很难将尚未经受市场考验的产品打入下游客户供应链，现金流问题堪忧，亏损也是常态。经营压力一方面倒逼这些企业将视线从To B市场逐渐转向并不太擅长的To C市场，另一方面也催促着企业不断开拓新领域、试验新产品，以期找到那个“引爆点”。2014年，第六元素偶然发现氧化石墨烯可以应用在防腐涂料领域，便专门成立了子公司江苏道蓬，开拓防腐涂料业务，而彼时石墨烯的防腐原理以及改性防腐涂料的科学性在学术界还没有达成共识。应用研究与基础研究的脱离，在某种程度上造成行业发展的“先天不足”。

如果能够弥合应用研究与基础研究的间隙，破解科研“堰塞湖”，将科研资源进一步从科研机构释放出来，与企业研发需求匹配，那将对石墨烯产业的发展形成巨大的助力。为了追溯问题根源，找出可行路径，我们还需回到创新模式去进行分析。

3，四象之分：科创现状与范式失配

8月15日，在北京举办的某国际会议上，国务院主管经济、金融、科技和工业的领导发表了主题演讲，提到了一个科技创新范式——巴斯德象限。“巴斯德象限”由普林斯顿大学司托克斯教授（Donald Stokes）在1997年提出。针对基础科学与技术创新的关系，斯托克斯批判了肇始于1945年的线性模型，提出科研模式的分析矩阵（如下图所示）。司托克斯认为，科研过程中认识世界和知识应用的目的是可以并存的，其典范是19世纪著名微生物学家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）。巴斯德采用科学研究与解决现实问题相结合的路径，弥补了“基础”与“应用”研究之间的差距。例如，为解决酿酒业的酿造、发酵难题，同时也出于科学探究的兴趣，巴斯德发明了“巴氏杀菌法”，奠定了现代微生物学基础，推动了法国公共卫生运动，实现了科学、产业和社会效益三丰收。

图4 斯托克斯矩阵与巴斯德象限

资料来源：陈贵，产新智库整理

相对而言，我国科研机构的科研活动长期秉持着基础与应用研究的二分法，大部分技术转移是通过基础研究向应用研究延伸与扩散。科研院所作为政府管理体系的一部分，运行经费、物资设备、人力资源等要素调配有很强的技术导向型，不少研究与应用结合不够，造成成果无法直接应用于产业，有些经过后续开发也无法使用，最终形成了科技创新的“死亡之谷”。这是石墨烯领域某些重要问题的根源，二分法之下，创新链的打通存在很大难度。随着创新驱动发展战略的深入实施，这种情况正在逐步改善，但在很多诸如石墨烯这样的前沿领域，基础研究与应用的脱节依然普遍存在。

4，正反相合：创新链整合与重构

目前通行的政策是从创新链正向着手，比如科技成果转化，在于释放科研院所的创新资源，将真正有价值的成果推向产业化。除了正向推动，在创新链整合与重构方面，也可以有创新的手法。

今年以来，九三学社中央副主席，北京大学刘忠范院士多次公开呼吁，包括以全国人大代表的名义建议在石墨烯等高新技术领域试点研发代工，推进产学研结合。10月25日，由刘院士主持工作的北京石墨烯研究院正式揭牌，当日，北京石墨烯研究院燕园众欣研发中心、宝泰隆研发中心、邳州量点新材料研发中心、万鑫石墨谷研发中心、凯盛研发中心首批5个研发代工中心也宣告成立。这是研发代工倡议在石墨烯领域的正式落地。刘院士将视角聚焦于科技创新模式，针对产业发展的病痛开出了药方。

研发代工本质上是从创新链反向着手，由科技研发机构针对特定企业的技术需求，组建高水平专业人员构成的研发团队，面向市场开展订制化的技术研发。这个模式使研发代工方与企业方全程协作，可以有效缓解石墨烯产业的上述问题。由于“研发代工”团队直接对企业负责，有着明确的技术和市场目标，随着专业壁垒的构筑与研发需求增加，未来可能衍生出独立的研发型企业或机构。远期来看，该方案也可能促进主流创新模式的转向，即从波尔象限、爱迪生象限逐渐进入到巴斯德象限。创新医药研发服务企业药明康德（603259）就是这类代工企业的代表。

图5 斯托克斯矩阵与研发主体演进

资料来源：王一鸣，产新智库整理

保持基础研究的独立性是必要的，但基础研究与应用研究的结合以及在此基础上进行技术转化的诉求也在日益增强。一方面，高新技术产业与前沿科学之间的关联越来越紧密，互动越来越频繁。另一方面，在产业升级过程中，会有越来越多企业需要科技研发的支撑，甚至其中部分企业会进入到前沿领域的“无人区”。这不仅是对企业的考验，也是对我国科技政策与产业政策的考验。

以石墨烯来说，由于其应用场景异常丰富，产业化是从技术难度相对低的领域开始，逐渐向技术难度高、附加值大的领域延伸，这是客观规律使然。就像一棵果树，越靠近树巅的地方结的果子越大越甜，那里的人也越少。发达国家在历史的经验中已经摸索到了攀爬树巅路径，我们也必须要拓宽这条必经之路。

参考文献：

王一鸣. 研发活动的产业视角：一种新的象限模型[J]. 中国软科学, 2013(1):72-80

张守华. 基于巴斯德象限的我国科研机构技术创新模式研究[J]. 科技进步与对策, 2017(10):15-19

王国华等，2018石墨烯专利技术分析报告[R]．西安: 中国国际石墨烯创新大会, 2018

作者简介：

周攀，北京大学应用经济学在站博士后，北京交通大学理学博士，现任华夏幸福产业研究院研究员（产新智库，微信号CFLDIRI），主要从事新材料产业研究、产业规划、产业促进、市场分析及行业投资，主持或参与了多个区域的产业规划工作。新材料领域主要关注方向为高温合金、轻质合金、先进陶瓷、石墨烯、液态金属等。

本文已获周攀授权发布